【摘要】：2016年1月25日4時(shí)15分,山東省肥城市白莊煤礦-430m水平東翼8105軌道順槽里段發(fā)生底板特大奧灰突水事故。白莊礦位屬華北石炭二疊系煤田,華北煤田產(chǎn)煤量占據(jù)了我國(guó)煤炭三分之一的總產(chǎn)量;但是,華北石炭二疊系煤田因其獨(dú)特的巖溶水文地質(zhì)條件,受深部奧陶系灰?guī)r高承壓水的危害顯著,并且有著日趨嚴(yán)重的形勢(shì)。深入開(kāi)展奧灰突水事故機(jī)理研究與防治實(shí)踐,以降低突水事故發(fā)生的頻率或者杜絕突水事故的發(fā)生,避免給生產(chǎn)生活造成無(wú)法估量的經(jīng)濟(jì)損失和不利的社會(huì)影響。論文采用理論分析、數(shù)值模擬和工程實(shí)踐應(yīng)用等研究方法,以闡釋白莊礦8105工作面特大底板突水事故機(jī)理為主旨,并工程實(shí)踐了底板奧灰水害防治的關(guān)鍵技術(shù),取得以下主要成果:(1)在礦井和工作面地質(zhì)、水文地質(zhì)條件分析基礎(chǔ)上,初步分析8105工作面突水事故特點(diǎn):8105工作面為疊加開(kāi)采工作面,其上覆7101工作面已開(kāi)采完成,8105工作面的突水點(diǎn)正好位于7101工作面停采線的正下方;突水時(shí)間距離上覆7101工作面停采時(shí)間為14天,礦壓作用表現(xiàn)為突水的滯后性。(2)根據(jù)塑性滑移理論,對(duì)采煤工作面進(jìn)行分區(qū),將工作面劃分為Ⅰ采前應(yīng)力集中區(qū)、Ⅱ采中零位張裂區(qū)、Ⅲ采后膨脹卸壓區(qū)、Ⅳ采空應(yīng)力壓縮穩(wěn)定區(qū)等四個(gè)區(qū)域。然后依據(jù)底板零位破壞理論,對(duì)煤層采動(dòng)影響造成的底板破壞深度進(jìn)行計(jì)算,得出底板的最大破壞深度為15.2m。運(yùn)用Ts臨界突水系數(shù)進(jìn)行假設(shè),在理論上運(yùn)用反證法證明了突水時(shí)煤層底板的隔水層具有不完整性,存在隱伏構(gòu)造破碎帶,使得底板的有效隔水層厚度小于實(shí)際厚度。由此,從理論上確定該次突水事故的原因?yàn)椴蓜?dòng)礦壓作用下的底板隱伏構(gòu)造奧灰突水。(3)通過(guò)RFPA~(2D)-Seepage數(shù)值模擬軟件模擬了白莊煤礦工作面的推進(jìn)過(guò)程中底板突水的演化過(guò)程。根據(jù)白莊井田地層綜合柱狀示意圖的地層分布建立了數(shù)值模型,根據(jù)模擬結(jié)果分析了工作面底板的裂隙演變特征、采動(dòng)應(yīng)力分布規(guī)律和滲流特征,深入的研究了白莊煤礦8105工作面軌道順槽里段的滯后突水機(jī)理。在煤層不斷地回采過(guò)程中,工作面的底板會(huì)在礦壓的影響作用下出現(xiàn)破壞帶,并且破壞深度會(huì)逐漸增大。工作面底板與五灰含水層的承壓水之間本身有足夠安全厚度的隔水層,但是在向斜軸的軸部卻存在一個(gè)隱伏構(gòu)造破碎帶。礦壓作用打破工作面底板隱伏破碎帶的水壓壓差平衡態(tài),形成五灰含水層和奧灰水含水層的水利聯(lián)系。底板的采動(dòng)破壞深度和含水層的裂隙導(dǎo)升高度突然間增大,形成了一個(gè)聯(lián)通的完整的突水通道。同時(shí)煤層底板由向斜軸軸部形成的隱伏斷層構(gòu)造破碎帶經(jīng)過(guò)7101工作面正下方的8105軌道順槽里段,從而形成了8105軌道順槽對(duì)五灰水進(jìn)行截流,導(dǎo)致8105軌道順槽突水,而7101工作面底板只有少量的滲流現(xiàn)象。(4)總結(jié)了白莊煤礦突水后底板向斜軸破碎帶治理的關(guān)鍵技術(shù),包括采用地面定向“截流巷道”注漿鉆孔精準(zhǔn)施工、引流注漿和反流堵源等。本次治理速度快、效果好,為恢復(fù)礦井安全生產(chǎn)節(jié)省了大量的時(shí)間。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD745
【圖文】：

之間形成地壘，白莊井田構(gòu)造情況如圖2-2 所示。圖2-2 白莊井田構(gòu)造綱要示意圖Figure 2-2 Schematic diagram of baizhuang well field structure由圖 2-2 可以看出，白莊井田內(nèi)褶曲主要受大斷裂控制，在較大的斷層附近

采線距 8105 工作面切眼水平距離 320 米），相對(duì)區(qū)域 7 煤層西鄰 7103 工作面于2011 年 4 月 26 日回采完畢，8107 工作面于 2013 年 8 月 10 日回采完畢。圖3-1 七煤底板等高線圖Figure 3-1 Seven coal floor contour map

3 8105 工作面軌道順槽里段突水原因理論分析19圖3-2 八煤底板等高線圖Figure 3-2 eight coal floor contour map突水地點(diǎn)位于白莊煤礦-430m 水平東翼一采區(qū) 8105 軌道順槽里段，7101 工作面正下方，突水位置如圖 3-3 所示。根據(jù) 12 個(gè)五灰鉆孔數(shù)據(jù)顯示，回采前 8105軌道順槽的單孔水量最大為 30m3/h。7101 工作面五灰最大突水系數(shù) 0.049MPa，奧灰最大突水系數(shù) 0.059MPa，該面于 2015 年 10 月 25 日回采，2016 年 1 月 11日因煤質(zhì)差停采，推采長(zhǎng)度 230m。圖3-3 工作面突水點(diǎn)示意圖Figure 3-3 Working face water inrush point diagram本區(qū)域煤巖層整體呈向斜構(gòu)造

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 關(guān)文華;王長(zhǎng)申;王善良;朱奎;董貴明;;突水點(diǎn)立體圖解法識(shí)別煤礦頂板突水水源[J];采礦與安全工程學(xué)報(bào);2017年01期

2 劉唐生;;淄博煤礦采區(qū)底板最易破裂點(diǎn)臨界水壓方程的確定[J];河北地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào);1989年02期

3 劉寶增;;注漿封堵突水點(diǎn)[J];煤炭科學(xué)技術(shù);1981年02期

4 單智勇;;煤礦突水點(diǎn)井下注漿封堵技術(shù)與應(yīng)用[J];煤礦安全;2009年05期

5 孫力;;封堵突水點(diǎn)的技術(shù)措施及工程效果[J];煤礦開(kāi)采;1997年03期

6 王波;;章村礦四井2602運(yùn)料巷突水點(diǎn)的出水位置分析[J];價(jià)值工程;2016年09期

7 屈曉榮;;利用煤礦井下突水點(diǎn)進(jìn)行多孔放水試驗(yàn)初探[J];華北國(guó)土資源;2013年06期

8 緱書寶;;德勝煤礦1841工作面突水點(diǎn)封堵技術(shù)[J];河北煤炭;2006年03期

9 張鵬飛;;團(tuán)柏煤礦燒變巖突水的治理實(shí)踐研究[J];能源與節(jié)能;2019年06期

10 周振方;曹海東;朱明誠(chéng);李德彬;賈東秀;尚宏波;;水泥 水玻璃雙液漿在工作面頂板突水潰砂治理中的應(yīng)用[J];煤田地質(zhì)與勘探;2018年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前7條

1 劉儒斌;張文廣;;突水點(diǎn)與小型斷裂構(gòu)造的對(duì)比分析[A];山東煤炭學(xué)會(huì)2004年度優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2004年

2 王社榮;;桑樹(shù)坪煤礦供排水系統(tǒng)方案優(yōu)化[A];煤礦隱蔽致災(zāi)因素及探查技術(shù)研究[C];2015年

3 蔣勤明;;大埋深突水巷道“阻水段”骨料灌注技術(shù)[A];中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)鉆探工程專業(yè)委員會(huì)2017年鉆探工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2017年

4 ;峰峰集團(tuán)特大潰水災(zāi)害治理技術(shù)[A];河北省煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)工作會(huì)議論文集[C];2006年

5 李偉;;高承壓、弱富水承壓開(kāi)采底板突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法研究[A];第三屆全國(guó)煤礦機(jī)械安全裝備技術(shù)發(fā)展高層論壇暨新產(chǎn)品技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

6 薛國(guó)標(biāo);;桑樹(shù)坪煤礦淹井事故井下突水點(diǎn)及過(guò)水通道的探查[A];煤礦水害防治技術(shù)研究——陜西省煤炭學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（2013）[C];2013年

7 王育偉;;綜采工作面突水井下注漿封堵施工技術(shù)及裝備[A];煤炭機(jī)電與自動(dòng)化實(shí)用技術(shù)[C];2012年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 本報(bào)記者 胡清;探防治綜合系統(tǒng)治理煤礦水患[N];中國(guó)能源報(bào);2016年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張凱;永城礦區(qū)裂隙型底板灰?guī)r突水防治技術(shù)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京);2015年

2 尹尚先;煤礦區(qū)突（涌）水系統(tǒng)分析模擬及應(yīng)用[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）;2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王業(yè)鵬;白莊礦煤層底板滯后突水防治技術(shù)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2019年

2 曹超凡;基于LSTM的煤礦底板突水預(yù)警模型研究與應(yīng)用[D];西安建筑科技大學(xué);2017年

3 楊飛;山西省老空突水的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模式與致災(zāi)機(jī)制[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2019年

4 張權(quán);巷（隧）道開(kāi)挖突水的水力壓裂效應(yīng)[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2018年

5 韋瑜;陜北—隴東地區(qū)侏羅系煤層采動(dòng)破壞及頂板突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2018年

6 馬中升;XX礦奧灰特大突水快速治理技術(shù)[D];河北工程大學(xué);2013年

7 付建平;基于HSW多傳感器數(shù)據(jù)融合的隧道無(wú)線突水模擬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[D];西南交通大學(xué);2017年

8 霍軍鵬;淺埋富水區(qū)下安全開(kāi)采技術(shù)研究[D];西安科技大學(xué);2017年

9 秦永泰;基于FAHP-EWM的煤層底板突水脆弱性評(píng)價(jià)[D];河南理工大學(xué);2016年

10 唐起;成蘭鐵路龍門山試驗(yàn)段涌突水量預(yù)測(cè)探析[D];成都理工大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2772063